专题5 物质结构的探索无止境

1、课标要求1了解人类探索物质结构的价值，认同“物质结构的探索是无止境的”观点。2初步认识物质的结构与性质的关系，知道物质结构的研究有助于发现具有预期性质的新物质。课标解读 1.了解人类探索物质结构的价值，认同“物质结构的探索是无止境的”观点，认识在分子等层次研究物质的意义。2知道物质是由微粒构成的，了解研究物质结构的基本方法和实验手段。3初步认识物质的结构与性质之间的关系，知道物质结构的研究有助于发现具有预期性质的新物质。教学地位通过本专题内容让学生了解对物质结构的探索是无止境的，同时还让学生了解探索物质结构的三个方向。本专题属于了解性的内容。新课导入建议1通过幻灯片展示碳纳米管，磁悬浮材料，蛋

2、白质分子的螺旋结构模型，DNA分子的双螺旋模型及太阳能的各种利用等新材料，新能源和生命科学的新成果。2通过列举需要解决的问题引入新课。两个或多个分子之间能否发生化学反应？能否生成预期的分子？需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应？如何在理论指导下控制化学反应？如何预测化学反应的速率？如何确定化学反应的途径教学流程设计课标解读重点难点1.认识研究物质结构和性质的关系对分子设计、合成新型材料的重要意义。2.了解量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中的指导价值。3.了解研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。4.体会学习研究物质的方法有助于探究物质世界的奥秘。1.物质结构与性质的关系对分子

3、设计、合成新型材料的意义。(重点)2.探究物质结构的意义。(难点)物质结构的探索是无止境的1.量子力学的建立和分析测试技术的进步，使现代人们进一步认识物质的结构、性质及物质的变化规律。2期待更深入研究的领域(1)环境科学、生命科学和材料科学的发展，期待科学家对物质的微观领域作更深入的研究。(2)从分子、原子层次揭示生命现象、催化机理和材料性能的本质。研究物质的结构与性能的关系1.物质的性质：包括物理性质、化学性质、生物活性和生理活性等。2物质的结构：包括构成物质的微粒之间的相互作用、分子的构型等。3研究物质结构与性能的意义(1)物质结构决定物质性质。(2)研究镧系元素的结构与性质的关系，可以寻

4、找到功能奇特的光、电、磁等材料。(3)研究影响生物大分子的生物活性和生理活性的结构因素，可以帮助人类认识生命运动的机理。(4)研究材料的结构与性能的关系，可以得到强度大、密度小、稳定性好，耐腐蚀的合成材料。总之，研究物质的结构与性能的关系对解决分子设计、合成新型材料意义重大。研究化学反应的量子力学理论为了更好地利用化学变化，就要求化学家们建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。研究生命现象的化学机理探寻人类和生物的生命运动的化学机理，是21世纪化学科学亟待解决的重大课题。你认为如何利用太阳能？高效利用太阳能的瓶颈是什么？【提示】利用太阳能发电；利用太阳能光解水以制得氢气；利用太阳能加

5、热水来满足日常生活之用；利用太阳能为人类提供更多的绿色食品等。高效利用太阳能的瓶颈是找到与之对应的新材料。通过已学知识体会物质结构与性能的关系【问题导思】从已学知识中搜索“若分子结构相似，其性质相似”的相关知识。你能列举物质结构决定物质性质的实例吗？【提示】等电子体。元素原子结构决定元素的性质；不同微粒靠不同的作用力构成不同的晶体；同分异构体等。1元素原子的结构决定元素的性质，这一点可以从元素周期表“位构性”的关系得以表现。同一周期中，随着原子序数的递增，原子核所带电荷数逐渐增多，原子核对外层电子的引力逐渐增强，原子半径逐渐减小，元素的非金属性逐渐增强，得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱。

6、元素的最高价氧化物的水化物的酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱。如Na、Mg、Al三种元素，原子半径逐渐减小，金属性逐渐减弱，还原性逐渐减弱。2不同的微粒靠不同的作用力构成不同类型的晶体，如离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体。离子晶体熔、沸点较高，难于挥发，只有提供足够高的能量才能使阴、阳离子克服离子键的作用，使晶体成为熔融态或气态，少数热稳定性差的离子晶体受热时易分解。离子晶体有较高的硬度；难于压缩，但质脆，不宜进行机械加工。离子晶体不导电，但熔融或水溶液状态下可以导电。原子晶体硬度大，金刚石是最硬的物质，熔、沸点都很高，不溶于常见的溶剂，一般是电的不良导体。分子晶体一般熔点低，硬度小。金属晶体

7、是电的良导体，有良好的机械加工性能等。这一切都是因其晶体的结构不同所致，即排列方式、构成物质的微粒、微粒间作用力不同等。3分子式相同的物质性质可能不同。如C2H6O有两种不同的结构乙醇 (CH3CH2OH) 和甲醚(CH3OCH3)，前者与水互溶而后者不能。前者可与Na、乙酸反应，后者很难发生类似的反应。前者可发生消去反应生成乙烯，而甲醚不能发生消去反应。乙醇和甲醚的关系是同分异构体。同分异构体的存在说明物质的结构是决定物质性质的重要因素。结构决定性质，性质反过来体现结构。雪花，被人们称为“冬之精灵”。科学研究发现，世界上没有两片雪花的形状是完全相同的，这是由于()A不同雪花中含有的H2O分子

8、数不同B不同雪花中含有相同数目的水分子C不同雪花的化学性质不同D不同雪花中水分子的空间排列方式不同【解析】雪花均由水分子构成，其化学性质相同；由于水分子空间排列方式不同造成了雪花的形状不同，世界上没有两片形状完全相同的雪花，说明不同雪花中水分子的空间排列有差异。【答案】D1关于物质结构的认识正确的是()A物质的结构反映物质的性质，物质的性质决定物质的结构B物质的结构包括构成物质的微粒之间的相互作用，分子的构型、手性等C物质的结构随着人们的认识或研究的程度经常发生一些小的变化D物质的结构有宏观和微观两方面的认识，从宏观上说物质是由元素组成的，从微观上说物质是由分子构成的【解析】物质的结构决定物质

9、的性质，A项错误；物质的结构指的是构成物质的微粒，微粒间的作用力及微粒的排列方式等，B项正确；物质的结构是自然存在的，只是人们认识物质结构的过程在逐步深入，C项错误；从微观上说，构成物质的微粒有分子，也有原子、离子等，D项错误。【答案】B研究化学反应机理及生命现象的化学机理【问题导思】目前研究化学反应机理应重点研究什么理论？21世纪化学科学亟待解决的重大难题之一就是掌握生命运动的化学机理。你能列举一例该领域的研究方向吗？【提示】量子力学理论。a.配体小分子与受体生物大分子相互作用的机理。b小分子与蛋白质的结合，并改变蛋白质功能的机理。c新陈代谢机理等。1研究化学反应的量子力学理论(1)利用已知

10、化学反应的原理，通过反应实现物质的转化，制备人类生活和生产所需要的各种新材料，是化学服务于人类的重要方式。(2)人类社会的发展，就是科技的发展。为了实现人类社会的可持续发展，需要化学家们建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。 (3)化学发展的趋势是让反应条件趋向于温和、产率高、速率快、副反应少、排放少、污染少、价格低、生产流程简单等。2研究生命现象的化学机理(1)研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，这是药物设计的基础。有了这一基础，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物。(2)化学遗传学为哈佛大学化学教授所创建。他的小组合成某些小分子，使之与蛋白质结合，并改

11、变蛋白质的功能，例如使某些蛋白酶的功能关闭。这些方法使得研究者们不通过改变产生某一蛋白质的基因密码就可以研究它们的功能，为开创化学蛋白质组学、化学基因组学(与生物学家以改变基因密码来研究的方法不同)奠定了基础。(3)搞清楚光合作用、生物固氮作用，以及牛、羊等食草动物胃内的酶如何把植物纤维分解为小分子的反应机理，为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础。(4)人类的大脑是用“泛分子”组装成的最精巧的计算机。如何彻底了解大脑的结构和功能将是21世纪的脑科学、生物学、化学、物理学、信息和认知科学等交叉学科共同来解决的难题。(5)了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，使创造“新陈代谢”的

12、目标能得以实现。(6)了解从化学进化到手性和生命起源的飞跃过程。使人工合成的“左右手”各半的手性药物得到抑制(或激发)，达到治疗疾病的目的。(7)合成具有生物活性和生理活性的分子，可帮助人们揭示生命的奥秘。(1)随着科学的进步，除了传统的三大合成材料以外，又出现了高分子分离膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料，医用高分子材料、隐形材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。试根据下列用途判断新型有机高分子材料的种类。用于海水和苦咸水的淡化方面_。用于制造人工器官(如人工心脏)的材料_。(2)录像用的高性能磁带中的磁粉，主要原料之一是由3种元素组成的CoxFe3xO3x的化合物，已知O为2

13、价，钴(Co)和铁可能呈现2价或3价，且上述化合物中，每种元素都只有一种化合价，则 x的值为_，铁的化合价为_价，钴的化合价为_价。【解析】(1)高分子分离膜和医用高分子材料是两种重要的功能高分子材料。其中高分子分离膜广泛用于生活污水及工业废水等废液处理及废液中有用成分的回收，特别是海水淡化方面已实现工业化；医用高分子材料中的硅聚合物或聚氨酯类聚合物等因其优异的生物相容性和很高的机械性能，可用来合成人工心脏。(2)由化学式CoxFe3xO3x可知x的取值为1或2，若取x1，则化学式为CoFe2O4，据化合价代数和为0，可推知Fe为3价，Co为2价。若取x2，不合理。【答案】(1)高分子分离膜医

14、用高分子材料(2)1322绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性”(原子节约)的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是(反应均在一定条件下进行) ()【解析】根据信息，绿色化学要求不产生副产物，实现零排放，即原子利用率为100%，比较选项，C中原子利用率为100%。【答案】C【教师备课资源】(教师用书独具)量子化学11927年，科学家成功地运用量子力学理论解释了H2的形成原因，标志着一门新兴的学科量子化学的诞生。量子化学是以量子力学为基础，利用量子力学的基本原理和方法来研究化学问题。与宏观化

15、学不同，量子化学是从微观角度，对原子、分子和晶体的电子层结构、化学键理论、分子间作用力、化学反应理论、各种光谱、波谱和电子能谱，以及无机和有机化合物、生物大分子和各种功能材料和性能关系等进行研究。2量子化学和化学键理论，以及结构和性能关系的初步规律，对设计合成具有优良性能的化合物是至关重要的。化学键理论像一根红线，把数以千万计的化合物串联起来，使它们井然有序，服从化学家的指挥。化学键理论对于现代分子生物学的建立，是功不可没的。例如量子化学家鲍林提出的氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型，为DNA分子的双螺旋模型的提出奠定了基础，后者又为破解遗传密码奠定基础，从而创建了现代生物学。所以化学与生物学

16、也是互相促进的。1下列关于物质性质的说法正确的是 ()A物质的性质是物质固有的，不随外界因素的改变而改变B物质的性质包括物理性质和化学性质C物质的性质包括物理性质、化学性质、生物活性和生理活性等D物质的性质完全是由物质的结构所决定的【解析】物质的性质不能仅局限于物理性质和化学性质，物质的性质也会随外界条件的改变而改变，如熔、沸点与压强有关，活动性与温度有关等。【答案】C2下列具有特殊性质的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是()A半导体材料砷化镓B吸氢材料镧镍合金C透明陶瓷材料硒化锌D超导材料K3C60【解析】A、D项中的砷、镓、钾、碳均为主族元素。B项中的镧、镍均为副族元素，C项中硒为

17、主族元素，锌为副族元素。【答案】C3纳米材料被誉为21世纪最有发展前景的新型材料。纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米(1 nm109m)的空心管。下列说法错误的是()A纳米碳管是一种新型的有机化合物B纳米碳管在常温下化学性质稳定C纳米碳管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳D纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强【解析】纳米碳管属碳单质中的一种，与金刚石、石墨等互为同素异形体。【答案】A4“绿色化学”是指从技术、经济上设计出可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用。下列化学反应中，不符合绿色化学要求的是 ()A除去硫酸厂的尾气：SO22NH3H2O=(NH4)2SO3B消除硝酸厂的尾气

18、氮氧化物的污染：NONO22NaOH=2NaNO2H2OC制取CuSO4：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2OD制取CuSO4：2CuO22CuO，CuOH2SO4(稀)=CuSO4H2O【解析】C项产物中的SO2是大气污染物之一，可导致酸雨。【答案】C5(2010·浙江理综)下列说法中，正确的是()A光导纤维、棉花、油脂、ABS树脂都是由高分子化合物组成的物质B开发核能、太阳能等新能源，推广甲醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放C红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪都可用于有机化合物结构的分析D阴极射线、­粒子散射现象及布朗运动的发现都对原子结构模型的建立作出了贡

19、献【解析】光导纤维的主要成分是SiO2，油脂属于酯类化合物，一般相对分子质量不是很大，二者均不属于高分子化合物，故A项错误；使用无磷洗涤剂是为了降低磷元素的排放，防止水体的富营养化，与低碳排放无关，故B项错误；质谱仪可用来测定相对分子质量，红外光谱仪和核磁共振仪可用来鉴定分子结构，都可用于有机化合物结构的分析，故C项正确；布朗运动与原子结构模型的建立无关，故D项错误。【答案】C6实现社会可持续发展，期待着物质结构研究方面的新成果。为了满足人类生活和生产的需要，人类每年从实验室或工厂制造出成千上万种化学物质。下列说法中正确的是()A人类制造化学物质只具有正面意义B制造化学物质导致人类生存环境恶化

20、C欲制造出更多更好的新的化学物质，就要进一步研究物质的结构D制造化学物质只是化学科学分内的事【答案】C7据最新报道，科学家发现了如下反应：O2PtF6=O2(PtF6)，已知O2(PtF6)为离子化合物(其中Pt的化合价为5)，对于此反应，下列说法正确的是()A在O2(PtF6)中不存在共价键B在此反应中，O2是氧化剂，PtF6是还原剂C在此反应中，每生成1 mol O2(PtF6)，转移1 mol电子D由O2(PtF6)形成的晶体为分子晶体【解析】O2(PtF6)为离子化合物，且Pt为5价，F为1价。在O2(PtF6)中，O与PtF间存在离子键，O中氧原子间存在共价键，所以O2(PtF6)形

21、成的晶体为离子晶体，故A、D项均错；由O2O失去1个电子，O2为还原剂，由PtF6PtF得到1个电子，PtF6为氧化剂，故B项错。【答案】C8绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率，原子利用率表示目标产物的质量与生成物的总质量之比。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是 ()【解析】此题是贴近生活、生产实际的信息题，重在对信息的理解。绿色化学的含义就是要求原子利用率越高越好，而生成物只有一种时，原子利用率为100%。C选项生成物中只有目标产物一种，原子利用率为100%，符合绿色化学的要求。【答案】C9生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合，催

22、化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式_。(2)根据等电子原理，写出CO分子的结构式_。(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_。甲醛分子的空间构型是_；1 mol 甲醛分子中键的数目为_。在1个Cu2O晶胞中(结构如图所示)，所包含的Cu原子数目为_。【解析】(1)Zn为30号元素，根据核外电子排布规律即可得出。(2)根据CO与N2互为等电子体具有相似结构推断CO的结构式为CO(或CO)。(3)根据有机物中碳氧双键为sp2杂化，则空间

23、构型为平面三角形。甲醛中CH键均为键，碳氧双键中一个键，故有3个键。弄清晶胞中位于顶点与体心的空心圆为O，则O原子数8×12，位于体内的黑点为Cu，Cu原子数为4，满足CuO21。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2(2)CO(3)sp2杂化平面三角形3NA410人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测是钛(Ti)，它被誉为“未来世纪的金属”。试回答下列问题：(1)Ti元素在元素周期表中的位置是第_周期，第_族；其基态原子的价电子排布为 _；(2)在Ti的化合物中，可以呈现2、3、4三种化合价，其

24、中以4价的Ti最为稳定；偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如右图所示，它的化学式是_；已知Ti3可形成配位数为6的配合物。现有含钛的两种颜色的晶体，一种为紫色，另一种为绿色，但相关实验证明，两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验： A分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液； B分别向待测溶液中滴入AgNO3溶液，均产生白色沉淀； C待沉淀完全后分别过滤，得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液与AgN

25、O3反应得到沉淀质量的。则绿色晶体配合物的化学式为_，绿色晶体中含有化学键的类型是_。【解析】(2)偏钛酸钡晶胞中：Ti原子数为：8×1Ba原子数为：1O原子数为：12×3故化学式为BaTiO3。由B知两晶体外界均为Cl，再由化学式TiCl3·6H2O及C知，绿色晶体中外界有2个Cl，紫色晶体中外界有3个Cl；又由于Ti3的配位数为6，故绿色、紫色晶体的化学式分别为TiCl(H2O)5Cl2·H2O和Ti(H2O)6Cl3。在TiCl(H2O)5Cl2·H2O中，H2O内存在极性键，Ti3与H2O、Cl之间均为配位键，内界离子与外界离子之间为离

26、子键。【答案】(1)4B3d24s2(2)BaTiO3TiCl(H2O)5Cl2·H2O离子键、配位键、极性共价键 选修物质结构与性质模块高考热点透视模块高考热点透视高频考点考题指证原子结构与性质2013·新课标全国卷T37、四川T4、T8、浙江自选T15、山东T32、上海T13、新课标全国卷T37、2012·安徽T25、福建T30、新课标全国卷T37、江苏T21A、山东T32、浙江自选T15分子结构与性质2013·新课标全国卷T37、山东T32、江苏T21、浙江自选T15、上海T13、2012·福建T30、新课标全国卷T37、江苏T21、山东

27、T32、浙江自选T15、海南T19、大纲全国卷T27晶体结构与性质2013·四川T8、T11、山东T32、江苏T21、新课标全国卷T37、上海T4、新课标全国卷T37、2011·新课标全国卷T37、海南T19、大纲全国卷T27、山东T32原子结构与性质1原子结构：主要考查136号元素的电子排布式，根据电子排布式分析原子核外电子的排布特点(如分析未成对电子数和元素在周期表中的位置，推测原子的性质)。2原子的性质：主要考查电离能、电负性的比较。预计今后的高考试题中，该考点应侧重于：(1)原子(离子)核外电子排布式的书写；(2)基态原子外围电子(价电子)排布式的书写；(3)元素第

28、一电离能或电负性的比较。(1)(2012·江苏高考节选)Mn2基态的电子排布式可表示为_。(2)(2012·新课标高考节选)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为_；(3)(2012·山东高考节选)Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是_。【解析】(1)25号元素Mn基态原子核外电子排布为Ar3d54s2，失去4s轨道上2个电子后形成Mn2，故Mn2基态的电子排布式为Ar3d5。(2)同一主族元素从上往下第一电离能逐渐减

29、小。(3)Ni原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2，所以在3d轨道上有两个未成对电子，则第二周期元素中，含有两个未成对电子的元素的价电子排布式有2s22p2和2s22p4，分别是碳元素和氧元素，其中电负性最小的是碳。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5)(2)O>S>Se(3)碳(或C)1(1)写出Si的基态原子核外电子排布式_。(2)从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属性由强至弱的顺序为_。【解析】Si为14号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。同周期元素从左到右电负性增强，故电负性：O>C；同

30、主族元素从上到下电负性减弱，故电负性C>Si；电负性越强的元素，其非金属性越强。【答案】(1)1s22s22p63s23p2(或Ne3s23p2)(2)O>C>Si2(1)中国古代四大发明之一黑火药，它的爆炸反应为：2KNO33CS引燃,AN23CO2(已配平)除S外，上列元素的电负性从大到小依次为_。(2)原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布式为_，Q2的未成对电子数是_。【解析】(1)由反应物可知涉及元素有：K、N、O、C、S，则除S外其他元素的电负性由大到小顺序为：O>N>

31、;C>K。(2)Q和T处于同周期、同族且原子序数相差2。可知为族元素，即T为Ni，Q为铁(Fe)。【答案】(1)ONCK(2)3d84s243(1)写出基态C原子的电子排布式_。(2)从原子结构的角度分析B、N和O元素的第一电离能由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。【解析】(1)6号碳元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p2。(2)B、N、O位于第2周期，其原子序数依次增大，第一电离能呈增大趋势，但N原子的2p能级上已处于半充满状态，故第一电离能由大到小的顺序为：N>O>B。【答案】(1)1s22s22p2(2)NOB分子结构与性质1分子结构：主要考查共价键的类型、键

32、参数、杂化轨道的类型、分子空间构型、等电子体及配合物等。2分子的性质：主要考查分子的极性、分子间作用力(含氢键)对物质性质的影响。预计今后的高考试题中，将继续保持过去高考中的热点：共价键的类型、键参数、杂化轨道类型、分子空间构型、氢键对物质性质的影响，同时对等电子体、配合物、分子的极性要引起足够的重视。 (2012·江苏高考节选)(1)NO的空间构型是_(用文字描述)。(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO2，HCHO被氧化为CO2和H2O。根据等电子体原理，CO分子的结构式为_。H2O分子中O原子轨道的杂化类型为_。1 mol CO2中含有的键数目为_。(3)向CuSO4溶液

33、中加入过量NaOH溶液可生成Cu(OH)42。不考虑空间构型，Cu(OH)42的结构可用示意图表示为_。【解析】(1)NO有3个键，孤对电子对数0，所以为sp2杂化，平面三角形。(2)CO与N2是等电子体，N2的结构式为NN，所以CO结构式为CO；H2O中的O原子最外层有6个电子，与两个H原子形成2个键，最外层还余4个电子，形成两对孤电子对，所以价层电子对数为4，sp3杂化；1个CO2中含有2个键。【答案】(1)平面三角形(2)COsp32×6.02×1023个(或2 NA)(3)4(1)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类型似于石墨晶体，每个碳原子通过_杂化与周围

34、碳原子成键。多层碳纳米管的层与层之间靠_结合在一起。(2)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中SnBr键的键角_120°(填“>”“<”或“”)。【解析】(1)石墨晶体中碳原子采取sp2杂化。石墨为层状结构，层与层之间靠范德华力相结合。(2)SnBr2中Sn原子有一对孤电子对，孤电子对排斥两个SnBr键，使键角小于120°。【答案】sp2范德华力<晶体结构和性质1晶体结构：主要考查构成粒子间的作用；利用晶胞考查粒子的配位数，晶体的化学式及晶胞的相关计算。2晶体的性质：比较晶体的熔、沸点。今后的高考试题中，将继续考查构成晶体的粒子间作用力、晶体熔、沸点比

35、较及晶胞的有关计算这些高考热点，同时要对晶体所属晶胞的类型及晶胞的空间结构(如粒子的配位数)引起足够重视。(1)(2012·浙江高考节选)熔点的高低：KCl_MgO(填“>”、“<”或“”)(2)(2012·福建高考节选)硅烷(SinH2n2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如右图所示，呈现这种变化关系的原因是_。硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm(含B、O、H三种元素)的球棍模型如右下图所示：a在Xm中，硼原子轨道的杂化类型有_；配位键存在于_原子之间(填原子的数字标号)；m_(填数字)。b硼砂晶体由Na、Xm和H2O构成，它们之间存在的作用力有_(填序号

36、)。A离子键B共价键C金属键 D范德华力E氢键(3)(2011·山东高考节选)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为a g·cm3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为_cm3。【解析】(1)KCl和MgO均为离子晶体，离子晶体中晶格能越大，熔点越高。由于r(K)>r(Mg2)、r(Cl)>r(O2)，且MgO中阴、阳离子所带电荷分别比KCl中阴、阳离子所带电荷数多，故晶格能：MgO>KCl，熔点：MgO>KCl。(2)硅烷形成的晶体是分子晶体，相对分子质量越大，分子间范德华力越强，沸点越高。a.由球棍模型可以看出，大黑球

37、为B原子，灰球为O原子，小黑球为H原子。2号B原子形成3个键，采取sp2杂化，4号B原子形成4个键，采取sp3杂化；4号B原子三个sp3杂化轨道与除5号O原子外的三个O原子形成键后还有一个空轨道，而5号O原子能提供孤电子对而形成配位键，由图示可以看出该结构可以表示为B4H4O9m，其中B为3价，O为2价，H为1价，可知m2。b在晶体中Na与Xm之间为离子键，H2O分子间存在范德华力，而该阴离子能与水分子形成氢键。(3)一个NaCl晶胞中含有4个Na和4个Cl，可知一个CaO晶胞中含有4个Ca2和4个O2，所以1 mol CaO晶胞的质量为56×4 g，体积为224/a cm3，所以1

38、个晶胞的体积为224/a÷NA cm3。【答案】(1)<(2)硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强(或其他合理答案)sp2、sp34,5(或5,4)2ADE(3)224/aNA5铜及其合金是人类最早使用的金属材料。(1)金属铜采取下列哪种方式堆积？_。(2)赤铜矿的晶胞结构如图所示，则1个晶胞中含有_个O，铜的配位数为_。【解析】(1)晶体铜为面心立方堆积。(2)赤铜矿中O的个数为18×2，铜的配位数为2。【答案】(1)C(2)226(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为_，微粒间存在的作用力是_。(2)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，

39、则M为_(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是_。【解析】(1)在SiC晶体结构中，每个C原子与Si原子形成四个等同的CSi键，故C原子采用sp3杂化，微粒间作用力为共价键。(2)SiC电子总数为20，故从电子数为(208)12，即M为Mg；MgO、CaO均为离子晶体，r(Mg2)<r(Ca2)，故MgO晶格能比CaO晶格能大，熔点：MgO>CaO。【答案】(1)sp3共价键(2)Mgr(Mg2)<r(Ca2)，MgO晶格能大7(2013·南通高二质检)氮元素可形成卤化物、氮化物、叠氮化物及配合物等许多

40、化合物。(1)NF3的沸点为129 ，则其分子为_分子(填“极性”或“非极性”)，其晶体类型为_。(2)叠氮酸(HN3)是一种弱酸，可部分电离出H和N。与N互为等电子体的分子、离子有_(各举1例)。叠氮化物、氰化物都能与Fe2、Cu2及Co3等形成配合物，如：Fe(CN)64、Co(N3)(NH3)5SO4。铁的基态原子核外电子排布式为_；CN中C原子的杂化类型是_；Co(N3)(NH3)5SO4中Co3的配位数为_。NaN3与KN3的结构类似，则NaN3的晶格能_(填“>”或“<”)KN3的晶格能。【解析】(1)NF3分子中N原子有1对孤电子对，分子构型为三角锥型，因此为极性分子

41、，其沸点较低，为分子晶体。(2)与N互为等电子体的分子有N2O、CO2、CS2、BeCl2等，离子有SCN、OCN、CNO等。CN中C与N形成叁键，C原子为sp杂化。Co(N3)(NH3)5SO4中配位体为N、NH3，配位数为6。Na的半径比K的半径小，因此NaN3的晶格能大于KN3的晶格能。【答案】(1)极性分子晶体(2)N2O、SCN(或CO2、CS2、BeCl2、OCN、CNO等)1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2sp杂化6> 选修物质结构与性质模块学习评价模块学习评价(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题包括18小题，每小题2分，共计36分)1

42、以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是()【答案】D2下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是()【解析】最低能量状态是指符合核外电子排布的轨道能量顺序且满足洪特规则的状态，因此，只有A项符合题意。【答案】A3元素周期表中能稳定存在且电负性相差最大的两种元素形成的化合物的化学式是()AHI BLiICCsF DKI【解析】元素周期表中能稳定存在的电负性最大的元素是F，能稳定存在的电负性最小的元素是Cs，它们形成的化合物的化学式是CsF。【答案】C4下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是()A金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅BHI>HBr>HC

43、l>HFCMgO>H2O>O2>N2D金刚石>生铁>纯铁>钠【解析】对于A选项，同属于原子晶体，而熔、沸点越高，共价键越强。显然对键能而言，晶体硅<碳化硅。B选项，同为组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高。但HF分子间可形成氢键，所以HF最高。C选项，对于不同晶体，熔、沸点一般为原子晶体>离子晶体>分子晶体；水分子之间存在氢键。D选项，生铁为合金，熔点低于纯铁。【答案】C5下列说法中一定正确的是()A固态时能导电的物质一定是金属晶体B熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体C水溶液能导电的晶体一定是离子晶体D固态不导电而熔融态

44、导电的晶体一定是离子晶体【解析】四种晶体在不同状态下的导电性区别如下：分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体固态不导电不导电(Si为半导体)可导电不导电熔融状态不导电不导电可导电可导电水溶液有的可导电可导电固态时能导电的物质除金属晶体外，石墨也导电，故A错；金属晶体、离子晶体在熔融状态下均导电，B错；有些分子晶体的水溶液和离子晶体的水溶液均导电，C错。【答案】D6(2013·绍兴高二质检)下列表达式错误的是()C硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p4D碳12原子：C【解析】S2的3p轨道上应有6个电子。【答案】C7根据元素周期律和物质结构的有关知识，以下有关排序正确的是()

45、A离子半径：Ca2>Cl>S2B第一电离能：Si>C>NC电负性：F>S>MgD热稳定性：CH4>NH3>H2O【解析】A项，核外电子排布相同的离子核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：S2>Cl>Ca2；B项中第一电离能N>C>Si；D项，非金属性越强的元素形成的氢化物越稳定，所以热稳定性：H2O>NH3>CH4。【答案】C8(2013·湖南长沙质检)下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是 ()A3p能级有1个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子 BM

46、层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子C最外层电子数是核外电子总数的的原子和价电子排布为4s24p5的原子D2p能级有1个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布为2s22p5的原子【解析】A项，3p能级有1个空轨道，说明3p能级上填充2个电子，因填充1个电子时有2个空轨道，填充3个电子或3个以上电子时无空轨道，3p能级上有2个电子，3s能级上肯定已填满，价电子排布为3s23p2，因此A中两个微粒相同。B项，M层全充满而N层为4s2，即：3d104s2，显然是锌元素，价电子排布为3d64s2的元素是铁元素，B符合题意。C项，价电子排布为4s2

47、4p5，则3d能级上已排满10个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5；最外层电子数是核外电子总数的的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5，不可能，最外层电子数为2，核外电子总数为10，不可能，同理可知，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素原子。D项，2p能级有1个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，不符合题意。【答案】B9下列有关物质结构和性质的说法中，正确的是()A元素非金属性Cl>S的实验依据

48、是酸性HCl>H2SB碳元素的电负性小于氧元素，每个CO2分子中有4个键C同周期主族元素的原子形成的简单离子的电子层结构一定相同DNa、Mg、Al三种元素，其第一电离能由大到小的顺序为Mg>Al>Na【解析】选项A的实验依据应是元素最高价氧化物的水化物的酸性HClO4>H2SO4。选项B，每个CO2分子中有2个键。选项C，同周期主族元素的原子形成的简单离子的电子层结构不一定相同，如Na和Cl。【答案】D10下列叙述错误的是()离子键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对金属键的实质是金属中的“自由电子”与金属

49、阳离子形成的一种强烈的相互作用在冰晶体中，既有极性键、非极性键，又有氢键化合物NH4Cl和CuSO4·5H2O都存在配位键NaCl、HF、CH3CH2OH、SO2都易溶于水，但原因不完全相同A BC D【解析】配位键在形成时，成键的一方提供孤电子对，另一方接受孤电子对(即提供空轨道)。冰晶体中，水分子内存在极性键，水分子间存在氢键但无非极性键。【答案】B11下列叙述正确的是 ()A分子的中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构B1,2­二氯丙烷()分子中含有两个手性碳原子C熔、沸点：Na<Mg<AlD配合物的稳定性与配位键的强弱有关，与配位体的

50、性质无关【解析】A中sp3杂化轨道形成的分子不一定是正四面体，如CHCl3、H2O、NH3等；B中1,2­二氯丙烷仅含一个手性碳原子；D中配合物的稳定性还与配位体性质有关。【答案】C12下列说法中正确的是 ()A除最外层外，原子各电子层上电子数均已达到2n2个电子B最外层只有一个电子的原子失去1个电子后，都变成稀有气体元素原子的电子层结构C金属元素与非金属元素结合形成的化合物都是离子化合物D同一主族元素中(稀有气体元素除外)，一般原子半径越大，金属性越强【解析】本题考查了元素的性质、原子的结构以及元素周期表的对应关系，做题时一定要注意过渡元素的电子排布的一些特殊情况。【答案】D13下

51、列性质适合于分子晶体的是()A熔点1 070 ，易溶于水，水溶液导电B熔点10.31 ，液态不导电，水溶液导电C能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 D熔点97.81 ，质软，导电，密度为0.97 g·cm3【解析】分子晶体的性质：熔、沸点低，熔融状态不导电。C中的分子晶体可溶于CS2，表明其可能为非极性分子。【答案】BC14最近科学家成功地制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体的叙述错误的是()A该物质的化学式为CO4B晶体的熔、沸点高，硬度大C晶体中C原子数与CO键数之比为14D晶体的空

52、间最小环共由12个原子所构成【解析】分析题意可知，该新型碳氧化合物属于原子晶体，以CO键结合为一种空间网状的无限伸展结构，容易联想到晶体SiO2的结构，故B、C、D三项正确。该物质的化学式为CO2，而不是CO4，故A项错误。【答案】A15短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W与Y、X与Z位于同一主族，W与X可形成共价化合物WX2，Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍。下列叙述中不正确的是 ()AWX2分子中所有原子最外层都为8电子结构BWX2、ZX2的化学键类型和晶体类型都相同CWX2是以极性键结合成的非极性分子D原子半径大小顺序为：X<W<Y<Z【解析】根据题设条件可推知，W为C，X为O，Y为Si，Z为S。选项A中，CO2的结构式为O=C=O，C和O原子最外层均达到8电子稳定